Optical Detector Topology for Third-Generation Gravitational Wave Observatories
第三代引力波观测台的目标是提供比目前运行的干涉仪高100倍的灵敏度，预计将建立不断发展的引力波天文学领域。实现雄心勃勃的灵敏度目标的一个关键因素是探索新的干涉仪几何形状，拓扑结构和配置。本文综述了第三代引力波观测站设计工作的现状。主要的重点是设置在检测器的几何形状和检测器拓扑结构的评价。此外，我们讨论了一些有前途的检测器配置和潜在的降噪方案。
2010-02-18 gr-qc
Prospects for detecting neutron star-white dwarf mergers with decihertz gravitational-wave observatories
基于NS-WD族群模型，借助DO-Optimal和DECIGO分赫兹引力波天文台的早期预警，研究NS-WD并合的探测率与定位能力，发现其能实现高精度定位，有助于未来电磁望远镜跟进暂现源并识别类似GRB 211211A事件起源，推动多信使天文学发展。
2024-01-31 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Neutron star-black hole mergers in next generation gravitational-wave observatories
本研究针对下一代引力波探测器与天文台，评估其对中子星-黑洞并合的探测测量能力及多信使观测前景，发现相关望远镜每年或可探测10量级的千新星。
2023-07-25 gr-qc
Detecting intermediate-mass black hole binaries with atom interferometer observatories: Using the resonant mode for the merger phase
该研究针对原子干涉仪的中等质量黑洞并合探测，提出宽带模式测早期旋进、共振模式测并合的方案，验证了该方案可提升信噪比与参数精度，且短间隙增益更显著。
2023-06-15 astro-ph.HE gr-qc
Multimessenger astronomy with a kHz-band gravitational-wave observatory
拟议中的下一代引力波观测站网络包括专门针对中子星科学的千赫兹仪器，例如拟议中的中子星极端物质观测站NEMO。NEMO最初的提议强调了它需要存在于引力波观测站网络中，以确保探测的可信度和源的天空定位。我们表明，NEMO一样的天文台有显着的实用性，对自己的重合电磁观测可以提供检测的意义和天空定位。我们表明，使用一个类似NEMO的探测器和预计在21世纪20年代末和21世纪30年代初的电磁观测站，如Vera C。鲁宾天文台和SVOM，大约$40\%$的所有双中子星合并检测的引力波可以确信地确定为符合多信使检测。我们表明，我们预计$2^{+10}_{-1}\rm{yr}^{-1}$符合观测的引力波合并与伽玛射线暴即时发射，$13^{+23}_{-10}\rm{yr}^{-1}$检测与kilonova观测，和$4^{+18}_{-3}\rm{yr}^{-1}$与宽带余辉和kilonovae，其中的不确定性是$90\%$置信区间所产生的不确定性，在目前的合并率估计。结合起来，这意味着$14^{+25}_{-11}\rm{yr}^{-1}$与$300\rm{Mpc}$的检出率一致。这些数字表明，在没有其他引力波观测站组成的全球网络的情况下，单个千赫引力波探测器具有重大的科学潜力。
2022-02-18 astro-ph.HE gr-qc
Detecting Baryon Acoustic Oscillations with third generation gravitational wave observatories
我们探讨了利用第三代（3G）引力波（GW）探测器（如宇宙探测器和爱因斯坦望远镜）仅从中子星合并的引力波观测中探测重子声学振荡（BAO）的可能性。这些测量将为宇宙学提供一个新的独立探测器。用当前一代的GW探测器（仅从GW观测）检测BAO峰值是不可能的，因为i）与星系不同，GW合并的局部性很差，ii）没有足够的合并事件来探测BAO长度尺度。利用3G GW探测器网络，有可能观测到每年发生的$\sim \mathcal{O}(1000)$中子星合并，这些双星合并的位置在天空中的一平方度范围内，其红移值为$z \leq 0.3$。我们表明，3G天文台将能够精确测量大规模两点关联函数中的BAO特征; BAO的影响可以在不同的红移下独立检测，其中$\sim$ 23、17或3的对数证据比分别有利于BAO峰在红移0.2、0.25或0.3处的模型，使用对应于厚度为$150 h^{-1}$ Mpc的壳的红移仓。
2022-06-08 astro-ph.CO gr-qc
The Eccentric and Accelerating Stellar Binary Black Hole Mergers in Galactic Nuclei: Observing in Ground and Space Gravitational Wave Observatories
基于GNC方法研究了星系核中的恒星双星黑洞的吸合问题。我们发现，所有新生的BBH的$3-40\%$最终将合并由于各种动力学效应。在为期5年的任务中，aLIGO、Einstein/DECIGO、天琴/LISA/太极的SNR $>8$分别探测到了高达$10^4$、$10^5$、$\sim100$的星系核吸合黑洞。在LISA/太极/天琴和aLIGO中均检测到约10个。这些黑洞具有两个独特的特征：（1）显著的偏心率。$1-3\%$、$2-7\%$或其中的$30-90\%$分别与$e_i>0.1$一起进入aLIGO、爱因斯坦或空间天文台。如此高的偏心率为GW 190521的偏心率提供了可能的解释。在进入aLIGO/Einstein之前，大多数高偏心BBH在LISA/天琴/太极中无法检测到，因为它们的应变仅在$f_{\rm GW}\gtrsim0.1$ Hz处变得显著。DECIGO成为探测这些事件的理想观测站，因为它可以完全覆盖上升阶段。(2)高达$2\%$的BBH可以在距离大质量黑洞（MBH）$\lesssim10^3 r_{\rm SW}$的距离处螺旋/合并，具有显著的加速，使得它们中的$\sim10-10^5$的多普勒相位漂移可以在空间观测站中用SNR $>8$检测到。这些BBH贡献的引力波背景能量密度在$f_{\rm GW}\lesssim 1$ mHz处偏离$2/3$的幂律斜率。这些…
2022-02-14 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
Precision constraints on the neutron star equation of state with third-generation gravitational-wave observatories
International Centre for Radio Astronomy Research, University of Western Australia（西澳大利亚大学国际射电天文研究中心）；OzGrav: The ARC Centre of Excellence for Gravitational Wave Discovery（ARC引力波发现卓越中心）；School of Physics and Astronomy, Monash University（蒙纳士大学物理与天文学院）；Swinburne University of Technology（斯威本科技大学）
利用第三代引力波观测站，通过模拟双中子星并合观测，对中子星半径约束达到约200米，比现有约束提升十倍。
2024-01-05 astro-ph.HE gr-qc
Realtime search for compact binary mergers in Advanced LIGO and Virgo's third observing run using PyCBC Live
Advanced LIGO和Advanced Virgo的第三次观测运行发生在2019年4月至2020年3月之间，产生了数十个引力波候选者，其中许多现在已被公布为可靠的探测。第三次观测的一个关键要求是快速识别和公开报道紧凑的双星合并，这使得电磁和中微子观测站能够进行大规模的后续观测活动。PyCBC Live是一种基于频域匹配滤波的紧凑二进制合并的低延迟搜索，已在第二次和第三次观测运行期间使用，以及其他低延迟分析，以从LIGO和Virgo获取的数据中生成这些快速警报。本文描述并评估了第二次观察运行后对PyCBC Live所做的改进，这些改进定义了第三次观察运行期间的操作和性能。
2022-02-01 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
The unresolved stochastic background from compact binary mergers detectable by next-generation ground-based gravitational-wave observatories
本文基于最新质量、事件率和延迟时间分布数据，估计下一代地面引力波探测器将面临的不可分辨致密双星并合随机背景，发现其可能显著阻碍宇宙学背景探测，需发展联合推断等统计方法。
2023-10-12 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Constraining Population III stellar demographics with next-generation gravitational-wave observatories
本文提出利用贝叶斯深度学习仿真器结合非参数恒星形成历史模型，从下一代引力波天文台模拟星表中区分第三族与第一/二族黑洞并合事件，并实现对第三族初始质量函数谱指数和恒星形成率密度的有效约束。
2025-05-10 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Rapid pre-merger localization of binary neutron stars in third generation gravitational wave detectors
针对第三代引力波探测器中双中子星并合前定位问题，提出多频带匹配滤波与半解析定位算法组合，实现长信号早期预警，模拟显示可在并合前数十分钟提供准确的天空定位。
2023-11-21 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Realistic Detection and Early Warning of Binary Neutron Stars with Decihertz Gravitational-wave Observatories
在实际探测策略下，研究了分赫兹引力波观测站对双星中子星（BNS）星群的探测率和预警参数。假设B-DECIGO运行4年，我们根据参数精度将可探测的BNS分为三类：（a）在1年内合并的源，其定位不确定度为$ΔΩ\sim 10^{0}$ deg $^2$ ;（b）在1-4年内合并的来源，它们占据了总事件的四分之三，并产生最精确的角分辨率$ΔΩ\sim 10^{-2}$ deg $^2$和合并时间精度$Δt_c\sim 10^{-1}$ s;以及（c）在4年任务窗口期间不合并的源，这使得可能的早期警报成为可能，具有$ΔΩ\sim 10^{-1}$ deg $^2$和$Δt_c\sim 10^{0}$ s。此外，我们还比较了B-DECIGO与第三代地基探测器的优缺点，并探讨了使用其他3个分贝观测站和4个BNS人口模型进行探测的前景。在现实的观测场景中，我们发现，分赫兹探测器甚至可以在合并前几十年向源提供早期预警警报，而它们的定位仍然与地面设施一样准确。最后，我们发现当考虑混淆噪声时事件减少，但这可以通过适当的噪声减法部分解决。
2022-06-17 astro-ph.HE gr-qc
Prospects to Explore High-redshift Black Hole Formation with Multi-band Gravitational Waves Observatories
早期宇宙中大质量黑洞的聚集仍然是天体物理学中一个缺乏约束的开放性问题。轻种子（质量低于$\sim 1000M_{\odot}$的第三星族恒星的残余）或重种子（质量在$10^4-10^6 M_{\odot}$范围内）的合并和吸积都可以解释大质量黑洞的形成，但种子的丰度及其合并机制是高度不确定的。在接下来的几十年里，即将上线的引力波天文台有望观测到非常高红移的合并，从而揭示第一个黑洞的种子。在这封信中，我们探讨了LISA，宇宙探测器和爱因斯坦望远镜的潜力和局限性，以限制轻重种子的混合比，以及合并星系中中心黑洞合并的概率。由于第三代地基引力波探测器将只观察轻种子合并，我们演示了两种情况下，种子混合比和合并概率的推断可以是有限的。为了充分描述高红移黑洞形成的过程，多波段引力波观测和电磁观测的协同作用可能是必要的。
2022-02-09 astro-ph.GA gr-qc
Detecting Stellar Lensing of Gravitational Waves with Ground-Based Observatories
我们研究了地面引力波观测站探测恒星质量透镜引起的引力波透镜事件的能力。我们表明，LIGO和处女座拥有所需的灵敏度，以检测透镜的质量小到$\sim 30 M_\odot$提供的引力波观测的信噪比为$\sim30$。第三代天文台将允许探测质量为$\sim 1 M_\odot$的引力波透镜。最后，我们讨论了多星透镜效应的可能性，就像引力辐射穿过星系核或密集星团的情况一样。
2018-11-06 astro-ph.HE gr-qc
Beyond the Second Generation of Laser-Interferometric Gravitational Wave Observatories
本文综述了第二代引力波探测器的潜在升级以及改善极限噪声源所需的关键技术。此外，还简要讨论了欧洲第三代引力波观测站爱因斯坦望远镜的基线设计。
2011-11-27 gr-qc
Detecting the impact of nuclear reactions on neutron star mergers through gravitational waves
核反应可能会影响中子星合并产生的引力波信号，但其影响尚不确定。为了量化的效果，我们比较了两个数值模拟直观的极端。在一种情况下，反应瞬间发生。在另一种情况下，它们发生的时间尺度比进化的时间尺度慢得多。我们发现，虽然两个引力波信号的差异很小，但它们应该可以被第三代天文台检测到。为了避免从观测信号推断的状态方程参数的系统误差，我们需要在未来的模拟中精确地实现核反应。
2022-05-23 astro-ph.HE gr-qc
Probing dipole radiation from binary neutron stars with ground-based laser-interferometer and atom-interferometer gravitational-wave observatories
原子干涉引力波（GW）观测站作为一种新型的地基GW探测器，具有较低的观测灵敏度。以原子干涉仪--昭山长基线原子干涉仪引力天线（ZAIGA）及其升级版（Z+）为例，研究了原子干涉仪如何与地面激光干涉仪互补，用于测量双星中子星（BNS）合并产生的引力偶极辐射。这样的测试对于更好地理解强等效原理是很重要的，强等效原理是爱因斯坦广义相对论的核心。为了获得统计上合理的结果，我们抽样BNS系统根据他们的合并率和人口，从中我们研究的参数化偶极子辐射参数$B$的预期范围。从地面激光干涉仪和原子干涉仪ZAIGA/Z+的组合中提取BNS参数和偶极辐射，与地面激光干涉仪单独相比，我们有权获得几倍到几个数量级的$B$的更严格的界限，最终达到$|B| \lesssim 10^{-9}$（与ZAIGA）和$|B| \lesssim 10^{-10}$（与Z+）的水平。
2021-08-18 astro-ph.HE gr-qc
Thermal Effects in Binary Neutron Star Mergers
本文通过数值相对论模拟研究了双中子星合并中的有限温度效应，发现增加比热会使合并残骸更冷更致密，并利用贝叶斯分析证明该效应在下一代观测器信噪比为15时可被测量。
2023-07-10 astro-ph.HE gr-qc
Significant challenges for astrophysical inference with next-generation gravitational-wave observatories
Monash University（莫纳什大学）；OzGrav: The ARC Centre of Excellence for Gravitational-Wave Discovery（引力波发现ARC卓越中心）；California Institute of Technology（加州理工学院）
本文指出下一代引力波天文台的高信噪比长时BNS信号因地球自转、干涉仪自由光谱范围效应复杂度剧增，现有数据压缩方法失效，16Hz以下关键频段的推断计算不可行，并探讨了解决方向。
2025-03-06 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
The Critical Role of LIGO-India in the Era of Next-Generation Observatories
本研究分析LIGO-India在下一代引力波观测站时代的作用，发现其以A♯灵敏度运行时可替代一台CE探测器实现相近的定位与预警性能，但臂长和灵敏度带宽限制了其部分深空科学探测能力。
2025-05-01 gr-qc
Real-Time Multi-Mode Post-Merger Gravitational Wave Detection using Convolutional Neural Networks: Methodology Development for Third-Generation Detectors
Department of Astronomy & Astrophysics, The Pennsylvania State University（天文学与天体物理系，宾夕法尼亚州立大学）
该研究提出了一种基于卷积神经网络的实时多模式并合引力波检测框架，通过激进的训练增强策略实现了高精度检测，为第三代探测器提供关键基础设施。
2026-01-02 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Review of the Advanced LIGO gravitational wave observatories leading to observing run four
来自双黑洞和中子星合并的引力波正被定期探测到。截至2021年，LIGO和Virgo探测器已经进行了90次有把握的引力波探测。目前正在进行工作，以进一步提高第四次观测运行的探测器的灵敏度，包括安装一些A+升级，旨在降低限制引力波灵敏度的基本噪声。在这篇综述中，我们将概述LIGO探测器的工作原理，包括它们的光学配置和锁定获取过程，讨论探测器的基本和技术噪声限制，并与当前测量的灵敏度进行比较，并回顾目前正在安装在探测器中的A+升级。
2022-02-02 astro-ph.IM gr-qc physics.ins-det
Luminosity distance uncertainties from gravitational wave detections by third generation observatories
该研究针对第三代地面引力波探测器网络，分析三角形和L形拓扑及探测器朝向对光度距离测量不确定性的影响，发现合理排列网络可大幅降低不确定性至透镜效应极限，且倾角分布先验知识对精度恢复至关重要。
2023-08-11 astro-ph.IM gr-qc
Observation of eccentric binary black hole mergers with second and third generation gravitational wave detector networks
[摘要]我们介绍了偏心、非旋转、Inspiral-Gaussian-process Merger Approximant（ENIGMA）波形模型的改进版本。我们发现，这个现成的使用模型可以：（一）产生物理上一致的信号时，超过1 M的样本选择的$m_{\{1,\,2\}}\in[5M_{\odot},\,50M_{\odot}]$参数空间，和整个范围的二进制倾角采样;（二）产生波形在0.04秒内从初始引力波频率$f_{\textrm{GW}} =15\,\textrm{Hz}$和采样率为8192 Hz;和（iii）重现准圆形合并的物理。我们利用ENIGMA计算预期的信噪比（SNR）分布的偏心双黑洞合并假设存在的第二代和第三代引力波探测器网络，包括双LIGO探测器，处女座，KAGRA，LIGO-India，LIGO型探测器在澳大利亚，宇宙探测器，和爱因斯坦望远镜。在先进的LIGO型探测器的背景下，我们发现，偏心合并的SNR总是大于准圆形合并的系统与$e_0\leq0.4$在$f_{\textrm{GW}} =10\,\textrm{Hz}$，即使偏心信号的时间跨度只是三分之一的准圆形系统具有相同的总质量和质量比。对于宇宙探测器型探测器网络，我们发现偏心合并有类似的SNR比准圆形系统的$e_0\leq0.3$在$f_{\textrm{GW}} =10\,\textrm{Hz}$。在$f_…
2021-04-13 astro-ph.HE gr-qc
Probing cosmic chemical enrichment with next-generation gravitational-wave observatories
本文提出利用下一代引力波探测器观测不同金属度偏好的BBH子种群，以同时约束高红移恒星形成率与金属度分布。
2025-02-18 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
A case study of GW190425 for classifying binary neutron star versus binary black hole mergers and constraining asymmetric dark matter with gravitational wave detectors
本研究通过模拟GW190425类事件，评估未来引力波探测器网络区分双中子星与双黑洞的能力，并利用该事件约束暗物质参数，发现下一代观测站可实现可靠分类。
2025-07-10 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Quantum expander for gravitational-wave observatories
激光的量子不确定性限制了引力波观测站的灵敏度。在过去的30年里，人们发明了压缩量子不确定性和利用光学谐振腔增强引力波信号的技术。然而，共振器的线宽有限;在科学上非常有趣的天体物理学致密双星合并的衰荡过程中产生的高信号频率今天无法解决。在这里，我们提出了一种扩展检测带宽的光学方法。它在其中一个光学谐振腔中使用量子不确定性压缩，在保持低频灵敏度不变的同时补偿有限谐振腔的线宽。引入量子扩展器以提高未来引力波探测器的灵敏度，我们设想它将成为其他腔增强型超光速实验的新工具。
2019-03-14 gr-qc quant-ph
A Horizon Study for Cosmic Explorer: Science, Observatories, and Community
这个地平线研究描述了下一代地基引力波天文台：宇宙探测器。宇宙探测器的灵敏度是先进LIGO的十倍，它将把引力波天文学推向可观测宇宙的边缘（$z \sim 100$）。这个地平线研究的目标是描述和评估宇宙探索者的设计概念;计划美国在引力波天文学方面的领导地位;并设想宇宙探索者在国际努力中的作用，以建立一个“第三代”（3G）天文台网络，这将使天文学，物理学和宇宙学的发现发生变革。
2021-10-06 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Probing (sub-)solar-mass black holes and superspinars with current and next-generation gravitational-wave observatories
Manipal Academy of Higher Education（曼加洛尔高等教育学院）；University of Birmingham（伯明翰大学）；University of Tokyo（东京大学）
本文研究了当前和下一代引力波天文台探测包含（次）太阳质量黑洞和超旋星的双星系统的能力，利用频率域后牛顿近似激励波形模型TaylorF2，通过内最稳定圆轨道截断信号，评估了这些系统的可观测性，结果显示下一代天文台能显著提高检测能力和参数估计精度。
2026-05-18 astro-ph.HE gr-qc
Modelling noise in gravitational-wave observatories with transdimensional models
引入跨维贝叶斯方法结合Bilby软件建模引力波天文台噪声，显著改善LIGO和Virgo噪声拟合，并应用于第三引力波瞬变星表事件推断，发现参数可信区间边界有高达7%的偏移。
2025-03-07 astro-ph.IM gr-qc
Decihertz gravitational waves from double white dwarf merger remnants
双白矮星（DWD）的近距离双星通过发射引力波（GW）螺旋上升并合并。其中一些双星的轨道运动有望被GW的星载激光干涉探测器在低频波段观测到。如果合并后的残骸质量足够大，它们可能会发生热核失控并爆炸成Ia型超新星。作为GW源的残余物迄今为止很少被研究。在这里，我们提出了一个新的机制GW发射DWD合并残留物，可以观察到计划GW探测器在分贝频带。由于合并过程的结果，一个残留物暂时预计会有高度的差异旋转。然后，对于方位角模式速度与恒星自转一致的振荡模式，它是不稳定的。我们解决了差分旋转残留物的特征值问题，并确定不稳定的本征模式，可以归类为惯性模式。对GW的特征应变的估计表明，它们可能在室女室女星系团的距离内被计划中的以分贝波段为目标的引力波观测站探测到。
2020-11-05 astro-ph.HE gr-qc
Gravitational Wave observatories may be able to detect hyperbolic encounters of Black Holes
引力波（GW）天文学有望观测到不同类型的天体物理源。在这里，我们探讨的可能性，从紧凑的恒星与地面干涉探测器的双曲相互作用的GWs的检测。据信，一个紧密的束缚星团，如球状星团，可以是这些相互作用的主要环境。我们估计的检测率，这样的事件，考虑集群内的局部几何形状，占紧凑型恒星在有限距离的散射概率，并假设现实的集群属性指导可用的数值模型，它们的形成时间，和内部的恒星演化。我们发现，即使在保守的限制，它可能会检测到这样的黑洞遇到在未来几年内，目前的网络的观测站与正在进行的灵敏度升级和一个到几个事件，每年与下一代天文台。在实践中，实际检测率可能会大大超过估计的平均率，因为在非常大的人群中发现离群值的机会可能很高。这样的观测（或没有观测）可能会提供关键的限制，以估计宇宙中孤立的致密星的数量。这些发现本身将是令人兴奋的发现，并将与双星合并的观测相辅相成，使我们更接近解决一个基本问题，即在可观测的宇宙中有多少黑洞。
2021-10-28 astro-ph.HE gr-qc
GW190412 as a Third-Generation Black Hole Merger from a Super Star Cluster
我们探讨了在一个致密的超星团中通过多次黑洞并合形成一个具有非等质量比和显著旋转的主星的双黑洞并合的可能性。使用黑洞合并残余自旋和反冲反冲的半解析处方组合，我们表明GW 190412的质量比和自旋与二元黑洞一致，该黑洞的主要成分经历了来自高金属丰度环境中的$\sim 10M_{\odot}$黑洞群的两次连续合并。然后，我们探讨生产GW 190412类似物的CMC集群目录，网格的148 $N$体星团模型，以及一个新的模型，庞然大物，近$10^7$粒子和初始条件取自宇宙学MHD模拟的星系形成。我们发现，生产的双星GW190412一样的质量和自旋是由大规模的超级星团具有高金属丰度和大的中央逃逸速度。虽然在局部宇宙中观察到了许多，但我们的研究结果表明，仔细处理这些大质量星系团（其中许多可能在今天之前就已经被破坏）对于描述通过动力学产生的独特引力波事件的产生是必要的。
2020-05-27 astro-ph.HE gr-qc
Searching for gravitational waves from compact binary mergers powering long gamma-ray bursts during LIGO-Virgo-KAGRA's O3 run
Monash University（莫纳什大学）；OzGrav: The ARC Centre of Excellence for Gravitational Wave Discovery（引力波发现ARC卓越中心）；Princeton University（普林斯顿大学）；University of Cambridge（剑桥大学）
本文基于LIGO-Virgo-KAGRA O3运行数据，研究双中子星和中子星-黑洞并合事件与长持续伽马射线暴的关联，通过分析Fermi和Swift探测器的数据，排除了引力波信号的证据，并对长持续伽马射线暴的亮度距离设定了限制。
2026-02-05 astro-ph.HE gr-qc
Distinguishing high-mass binary neutron stars from binary black holes with second- and third-generation gravitational wave observatories
虽然引力波（GW）信号GW 170817伴随着各种电磁（EM）对应物，但足够高质量的双星中子星（BNS）合并预计无法为明亮的EM对应物提供动力。假设的高质量双星BNS合并GW 190425，没有确认的EM对应物已经被识别，可能是这样一个系统的例子。因此，重要的是要了解我们能够在多大程度上区分高质量BNS和低质量双黑洞（BBH），仅仅从它们的GW信号。要做到这一点，我们考虑的潮汐变形性的中子星上的GW信号的系统进行即时黑洞合并后形成的印记。我们使用混合数值相对论-潮汐有效单体波形模型的BNS信号。具体来说，我们考虑一组五个nonspinning等质量BNS信号的质量为2.7，3.0，3.2 Msun和三个不同的状态方程，以及类似的BBH信号。我们在三个网络中对这些信号进行参数估计：Advanced LIGO-Advanced Virgo和Advanced LIGO-Advanced Virgo-KAGRA，灵敏度分别与O3和O 4相似，以及两个宇宙探索者（CE）和一个爱因斯坦望远镜的3G网络，CE灵敏度与第二阶段相似。我们的分析表明，即使在40 Mpc下，我们也无法在90%的可信度水平上区分来自大质量BNS和BBH的信号。然而，我们可以区分所有，但最紧凑的BNS，我们在我们的研究中考虑BBH在40 Mpc在一个>= 95%的可信水平使用O 4-类网络，甚至可以区分他们在一个> 99.…
2020-04-18 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Early Warnings of Binary Neutron Star Coalescence using the SPIIR Search
来自双中子星合并的引力波可以用作警报，以便能够进行及时的后续观测。特别是，捕捉即时电磁和天体粒子排放的时刻，一个二进制合并提出了独特的限制的时间尺度和天空定位在线引力波检测。在这里，我们提出了SPIIR在线检测管道的预期性能，该管道是为即将到来的国际LIGO-Virgo的第四次科学运行（O 4）而设计的。使用模拟高斯数据的两个LIGO天文台与预期的O 4灵敏度，我们证明，有一个不可忽视的机会，提供合并前警告至少10秒之前，最后暴跌。预计这些警报将以每年一颗中子星合并的名义速度发出，并定位在300 $deg^2$的中位数搜索区域内。我们设想这样的检测是非常有用的后续观测站，如Murchison宽场阵列无线电设施在西澳大利亚州的大视野。
2022-02-23 gr-qc
Eccentricity Estimate for Black Hole Mergers with Numerical Relativity Simulations
LIGO和Virgo引力波天文台发现的黑洞合并的起源目前尚不清楚。GW 190521是迄今为止探测到的最重的黑洞合并。观测到它的高质量和可能的自旋诱导轨道进动可能是由近距离相遇后形成的双星引起的。近距离相遇的观测特征是偏心双轨道;然而，由于缺乏合适的引力波形，目前很难识别这一特征。在此，我们报道了611个覆盖整个偏心率范围的数值相对论模拟结果，并给出了一种探测偏心率的估算方法。我们的一组模拟对应于$\sim 10^5$波形，与引力波搜索中使用的数量相当，尽管具有更粗糙的质量比和自旋分辨率。我们将我们的方法应用于GW 190521，发现它与我们的波形组中的高度偏心（$e=0.69^{+0.17}_{-0.22}$ ; 90%可信水平）合并最一致。如果GW 190521-like合并的$\gtrsim10\%$是高度偏心的，则这种解释在具有$>10$比值比的非偏心合并中得到支持。可探测到的轨道偏心率将是反对孤立双星起源的证据，否则很难根据观测到的质量和自旋排除。
2022-01-27 astro-ph.HE gr-qc
Identifying thermal effects in neutron star merger remnants with model-agnostic waveform reconstructions and third-generation detectors
本研究通过BayesWave算法和Einstein Telescope探测不同热效应处理方式下双中子星并合后的引力波信号差异，发现自洽处理热效应对避免参数偏差至关重要。
2025-03-03 astro-ph.HE gr-qc
Imprints of the redshift evolution of double neutron star merger rate on the signal to noise ratio distribution
建议的第三代引力波（GW）干涉仪，如宇宙探测器，将有灵敏度观察双中子星（DNS）合并高达红移$\sim 5$与良好的信噪比。我们认为，共动的空间分布的DNS合并留下了独特的印记上的统计分布的信噪比（SNR）检测到的DNS合并。因此，DNS合并的SNR分布将有助于一个新的探针的红移演化独立的光度距离测量。我们考虑由第三代探测器Cosmic Explorer探测到的DNS合并，研究不同可能的红移演化模型的DNS的SNR分布，并采用Anderson Darling p值统计来证明这些不同模型之间的可互换性。我们发现，在宇宙探索者时代的几百个DNS合并将使我们能够区分不同的红移演化模型。
2020-04-27 astro-ph.HE gr-qc
Binary Neutron Stars from the Moon: Early Warnings and Precision Science for the Artemis Era
Vanderbilt University（范德堡大学）
本文研究月基引力波探测器在阿耳忒弥斯时代对双中子星合并的早期预警和高精度定位能力，展示其在多信使天文学中的革命性贡献。
2026-05-12 astro-ph.HE gr-qc
Tidal reconstruction of neutron star mergers from their late inspiral
Indian Institute of Science Education And Research Kolkata（印度科学教育研究所加尔各答分校）
通过分析双中子星并合晚期进动阶段的引力波信号，研究有效自转与潮汐变形性之间的相关性，并提出高效提取潮汐信息的方法以指导电磁观测
2026-02-08 gr-qc
Using t-SNE for characterizing glitches in LIGO detectors
本研究提出结合Q-transform与t-SNE分析LIGO天文台噪声瞬变的方法，通过分类技术、参数影响检查及一周每日分析追踪异常瞬变，解决glitches污染引力波数据及模拟并合信号的问题。
2025-06-29 astro-ph.IM gr-qc
Search for intermediate mass black hole binaries in the third observing run of Advanced LIGO and Advanced Virgo
中等质量黑洞（IMBHs）的质量范围大约为$100$-$10^5\,M_\odot$，介于恒星坍缩形成的黑洞（BH）和星系中心的超大质量黑洞之间。IMBH双星的合并是地球探测器网络可以获得的最具能量的引力波源。在Advanced LIGO和Advanced Virgo的前两次观测中，没有产生任何显著的IMBH二进制信号。在第三次观测运行（O3）中，增加的网络灵敏度使得能够检测到GW 190521，该信号与质量$\sim 150\,M_\odot\,$的二元合并一致，提供了IMBH形成的直接证据。在这里，我们报告了一个专门的搜索O3数据进一步IMBH二进制合并，结合建模（匹配滤波器）和模型独立的搜索方法。我们发现一些边缘的候选人，但没有足够的显着，以表明检测进一步IMBH合并。我们量化的灵敏度的个人搜索方法和组合搜索使用一套IMBH二进制信号通过数值相对论，包括自旋与二进制轨道轴不对准的影响，并提出了由此产生的天体物理合并率的上限。我们最严格的限制是等质量和对齐的自旋BH二进制的总质量$200\,M_\odot$和有效对齐自旋0.8在$0.056\,Gpc^{-3} yr^{-1}$（90 $\%$置信度），一个3.5的因素比以前的LIGO-Virgo限制。我们还更新了估计的合并率类似于GW 190521到$0.08\, Gpc^{-3}yr^{-1}$。
2021-05-31 astro-ph.HE gr-qc
Measuring the delay time distribution of binary neutron stars. II. Using the redshift distribution from third-generation gravitational wave detectors network
我们研究了当前和第三代引力波（GW）探测器的能力，以确定延迟时间分布（DTD）的双中子星（BNS）通过直接测量的BNS合并率作为红移的函数。我们假设的DTD遵循幂律分布的斜率$Γ$和最小合并时间$t_{\rm min}$，也允许每单位恒星质量的整体BNS形成效率变化。通过卷积的DTD和质量效率与宇宙恒星形成的历史，然后与GW探测器的能力，我们探索两个相关的制度。首先，对于目前这一代的GW探测器，这是只敏感的本地宇宙，但可以通过识别电磁同行和宿主星系，导致精确的红移测定，我们表明，DTD参数强烈退化的未知质量效率，因此不能确定唯一的。第二，对于第三代探测器，如爱因斯坦望远镜（ET）和宇宙探测器（CE），这将检测BNS合并在宇宙学距离，但与红移的不确定性固有的GW只检测（$δ(z)/z\approx 0.1z$），我们表明，DTD和质量效率可以很好地约束到10%以上的一年的观测。这种通过直接映射BNS合并红移分布来确定DTD的长期方法将通过$z\approx 0$的BNS合并宿主星系的特性对DTD进行更多的短期研究来补充（Safarzadeh & Berger 2019）。
2019-05-20 astro-ph.HE gr-qc
Coherent feedback for quantum expander in gravitational wave observatories
针对引力波高频信号易被激光量子噪声掩盖的问题，研究提出带相干反馈的量子扩展器探测器设计，可提升NEMO的高频灵敏度与约15%的探测率，带来设计灵活性更高。
2024-03-06 astro-ph.IM gr-qc physics.ins-det
Revealing the formation of stellar-mass black hole binaries: The need for deci-Hertz gravitational wave observatories
致密恒星质量双星的形成是天体物理学中一个困难但有趣的问题。有两个主要的形成渠道：在现场通过双星演化，或在致密的恒星系统通过动力学相互作用。激光干涉引力波天文台（LIGO）已经通过引力辐射探测到了黑洞双星（BHB）。这些检测为我们提供了有关系统物理参数的信息。有人声称，当激光干涉仪空间天线（LISA）运行时，与LIGO联合观察这些双星将使我们能够推导出导致它们形成的通道。然而，我们表明，在致密的恒星系统中的BHB动力学相互作用可能会导致高偏心率，使一小部分的相对论合并是听不见的LISA。LISA未检测到进入LIGO波段的BHB偏心率的下限约为$0.005$。另一方面，像DECIGO或天琴这样的分赫兹天文台将大大提高联合探测的机会，并揭示这些双星的形成通道。
2017-03-10 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Search for binary black hole mergers in the third observing run of Advanced LIGO-Virgo using coherent WaveBurst enhanced with machine learning
在这项工作中，我们使用的相干WaveBurst（cWB）管道增强与机器学习（ML）搜索二进制黑洞（BBH）合并在先进的LIGO-Virgo应变数据从第三次观测运行（O3）。我们检测，具有同等或更高的意义，所有的引力波（GW）事件先前报告的标准cWB搜索BBH合并在第三GW瞬态目录（GWTC-3）。ML增强的cWB搜索从目录中识别出先前被标准cWB搜索遗漏的五个附加GW候选事件。此外，我们确定了三个边缘候选事件没有在GWTC-3中列出。对于模拟事件均匀分布在一个基准体积，我们提高了检测效率相对于标准cWB搜索约$20\%$恒星质量和中等质量的黑洞二进制合并，检测到的误报率小于$1\,\mathrm{yr}^{-1}$。我们显示的鲁棒性的ML增强搜索检测的通用BBH信号报告增加的灵敏度的自旋旋进和偏心BBH事件相比，标准的cWB搜索。此外，我们比较了ML增强的cWB搜索不同的检测器网络的改进。
2022-01-05 gr-qc
Early warning of precessing compact binary merger with third-generation gravitational-wave detectors
引力波事件的快速定位对于多信使观测的成功具有重要意义。即将到来的引力波探测器的改进和建设将能够检测和定位致密双星合并事件，甚至在合并之前，这就是所谓的早期预警。考虑地球自转对引力波信号幅度的调制和致密天体自旋不对准引起的双星轨道面进动，可以提高预警性能。在本文中，我们第一次定量估计定位精度的预警，考虑到轨道进动。我们发现在$z=0.1$的中子星-黑洞双星在合并前的$12$--$15 \,\mathrm{minutes}$和$50$--$300\,\mathrm{seconds}$时刻可以分别定域到$100\,\mathrm{deg}^2$和$10\,\mathrm{deg^2}$，这在没有岁差效应的情况下是不可能实现的.
2020-11-12 gr-qc
Search for gravitational waves from the coalescence of sub-solar mass binaries in the first half of Advanced LIGO and Virgo's third observing run
我们提出了一个搜索的引力波从合并的太阳质量黑洞双星使用的数据从上半年的先进LIGO和处女座的第三次观测运行。观测到太阳质量以下的黑洞合并可能是原始起源的一个迹象;原始黑洞可能有助于暗物质的分布。我们寻找黑洞合并的主要质量是$0.1-7 M_{\odot}$和次级质量是$0.1-1 M_{\odot}$。各种各样的模型预测生产和合并的二进制包含原始黑洞，一些涉及动态组装，这可能会允许剩余偏心率进行观察。对于分量质量$>0.5 M_{\odot}$，我们还搜索偏心轨道中的源，在10 Hz的参考引力波频率下测量，直到$e_{10}\sim 0.3$。我们没有找到令人信服的候选者，并对原始黑洞合并的速率设定了新的上限。0.5-0.5（1.0-1.0）~ $M_{\odot}$来源的合并率为$<7100~(1200)$ Gpc $^{-3}$ yr $^{-1}$。我们的限制比以前的分析限制多$\sim3-4$倍。最后，我们展示了我们的限制可以用来约束任意模型的原始黑洞质量分布和合并率。
2021-09-04 astro-ph.HE gr-qc
Computing the merger of black-hole binaries: the IBBH problem
双黑洞涡卷和合并过程中产生的引力辐射是大尺度干涉引力波观测的一个很有希望的观测对象。本文讨论了搜索这种辐射和解释任何观测到的波的一个严重障碍：目前的计算技术无法通过最后10个内旋轨道（约100弧度的引力波相位）来演化BBH。提出了一套新的数值相对论技术来解决这个"中间双星黑洞"（IBBH）问题：（i）在与BBH同向旋转的坐标系中进行数值演化，其中度规系数在长时间尺度的inspiral上演化;（ii）在数学上冻结不受波激发的引力自由度的技术。
1998-04-22 gr-qc
3-OGC: Catalog of gravitational waves from compact-binary mergers
我们基于对2015年至2019年（O 1，O2，O3 a）的公开LIGO和Virgo数据的分析，提出了第三个紧凑二元聚并的开放引力波目录（3-OGC）。我们更新的目录包括57个观测数据，其中包括4个以前没有报道过的二元黑洞合并。这包括55个双黑洞合并和两个双中子星合并GW 170817和GW 190425。我们没有发现额外的显着的双中子星或中子星-黑洞合并事件。最有信心的新探测是由LIGO汉福德和室女座天文台用$\mathcal{P}_{\textrm{astro}} > 0.99$观测到的双星黑洞合并GW 190925\_232845;其主要和次要分量质量分别为$20.2^{+3.9}_{-2.5} M_{\odot}$和$15.6^{+2.1}_{-2.6} M_{\odot}$。我们估计所有的二元黑洞事件的参数，使用最新的波形模型，包括次主导谐波和岁差效应。随着我们对底层人群的理解不断发展，为了实现深入的随访，我们提供了我们全面的事件目录，包括候选人的亚阈值人群，以及我们源参数估计的后验样本。
2021-08-17 astro-ph.HE gr-qc
Self-consistent treatment of thermal effects in neutron-star post-mergers: observational implications for third-generation gravitational-wave detectors
该研究利用数值相对论模拟和贝叶斯模型选择，量化有限温度 EoS 与混合表示在 BNS 并合后引力波信号中的差异，证明第三代探测器可在数十至百 Mpc 尺度识别热效应建模影响。
2025-05-15 astro-ph.HE gr-qc
Hierarchical Triples as Early Sources of $r$-process Elements
中子星合并被认为是宇宙中重$r$过程核合成的主要来源。然而，合并的显着预期延迟后，双形成是在张力与观察到的非常早期的$r$过程富集，例如，位于矮星系网室二号LIGO和室女座引力波观测站发现了两个伴星质量较轻的双星合并（$\sim 2.6$ M $_\odot$），其质量与银河系中许多中子星双星系统的总质量相似。这种合并的起源可能是围绕黑洞运行的中子星双星。在这里，我们表明，一个显着的分数的中子星双星在分层三元组合并迅速（$\gtrsim3\%$内$\lesssim10$百万年中子星形成后），并可以解释所观察到的非常早期的$r$过程富集。中子星双星可以通过冯·齐佩尔-科扎伊-利多夫振荡变得偏心，促进快速合并，随后是系统中低质量黑洞与高质量黑洞的合并。我们表明，这种情况下也是一致的整体中子星合并率密度$\sim100$ Gpc $^{-3}$年$^{-1}$在这样的三倍。使用流体动力学模拟，我们表明，高度偏心的中子星合并动态喷射几倍以上的质量比标准的合并，异常明亮的kilonovae与“早期的蓝色颠簸”作为独特的观测签名。
2023-02-20 astro-ph.HE gr-qc
